ZigBee在智能家居無(wú)線(xiàn)數傳中的實(shí)現

ZigBee技術(shù)是一種最新興起的功耗較低、數據傳輸速率低、傳輸距離短、低成本、復雜度低的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，IEEE80211514是它的基礎標準，這是IEEE無(wú)線(xiàn)個(gè)人區域網(wǎng)PAN（PersonalAreaNetwork）工作組的一項標準。伴隨著(zhù)MEMS技術(shù)和無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)、傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )在工業(yè)控制、軍事生產(chǎn)、生活、醫療、教育科研中有了更廣泛的應用。為此，論述了在智能家居中一種架構于CC2430芯片基礎上面的無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊的設計方法。

　　1　ZigBee技術(shù)及其優(yōu)勢

　　ZigBee技術(shù)是一種新興的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，具備了IEEE80211514強有力的無(wú)線(xiàn)物理層所規定的全部?jì)?yōu)點(diǎn)：省電、簡(jiǎn)單、成本又低的規格；并增加了邏輯網(wǎng)絡(luò )層、網(wǎng)絡(luò )安全層和應用層。ZigBee的主要應用領(lǐng)域包括無(wú)線(xiàn)數據采集、無(wú)線(xiàn)工業(yè)控制、消費性電子設備、汽車(chē)自動(dòng)化、家庭和樓宇自動(dòng)化、醫用設備控制、遠程網(wǎng)絡(luò )控制等場(chǎng)合，其技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)：①數據傳輸速率低；②功耗低；③通信可靠性高；④時(shí)延短；⑤網(wǎng)絡(luò )容量大；⑥數據的安全性高。

　　由于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )本身要求節點(diǎn)密集、節能、方便路由等技術(shù)特點(diǎn)，可以看出應用ZigBee技術(shù)作無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)通訊是可行的。

　　2　CC2430芯片簡(jiǎn)介

　　CC2430是芯片巨人TI公司收購無(wú)線(xiàn)單片機公司CHIPCON后推出的全新概念新一代ZigBee無(wú)線(xiàn)單片機系列芯片。CC2430芯片延用了以往CC2420芯片的架構，在CC2420的基礎上綁定了ZigBee協(xié)議棧，具有128KB可編程閃存和8KB的RAM和其他一些功能，適用于IEEE80211514和ZigBee應用。在接收和發(fā)射模式下，電流損耗分別低于27mA或25mA.CC2430芯片的主要特點(diǎn)如下：

　?、佥^寬的電壓范圍（210～316V）；

　?、趦?yōu)良的無(wú)線(xiàn)接收靈敏度和強大的抗干擾性；在休眠模式時(shí)僅019μA的流耗，外部中斷或RTC能喚醒系統；在待機模式時(shí)少于016μA的流耗，外部中斷能喚醒系統；硬件支持CSMA/CA功能；

　?、?種可編程功耗模式；可編程的看門(mén)狗定時(shí)器；上電復位功能；支持硬件調試功能；

　?、?KB的SRAM,其中4KB可在所有功耗模式下保持數據；兼容RoHS的7×7mmQLP封裝；

　?、?2MHz單指令周期低功耗的8051微控制器核；集成兼容IEEE80211514標準214GHz頻段的RF無(wú)線(xiàn)電收發(fā)機；

　?、藜闪?4位模數轉換的ADC;集成AES安全協(xié)處理器；帶有2個(gè)強大的、支持幾組協(xié)議的USART,以及1個(gè)符合IEEE80211514規范的MAC計時(shí)器，1個(gè)常規的16位計時(shí)器和2個(gè)8位計時(shí)器。

　　3　總體硬件設計

　　智能家居安防中的紅外檢測設計與實(shí)現主要要求檢測屋里是否有人入侵，無(wú)論是潛伏里面的或是剛進(jìn)入的，能把報警信息反饋到主人跟物管處，方便主人無(wú)論是白天或晚上外出，能知道家里情況。檢測只能在屋里進(jìn)行，排除屋外的檢測，造成報警干擾。故檢測部分選用紅外，其優(yōu)點(diǎn)為：

　?、偬綔y器只響應紅外線(xiàn)，故白天、黑夜均可以工作；

　?、谀荑b別出運動(dòng)的生物與其他非生物；

　?、勰芤苑墙佑|形式檢測出人體輻射的紅外線(xiàn)，并將其轉變?yōu)殡妷盒盘枺?/p>

　?、苡稣系K物通訊中斷。

　　其中無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的節點(diǎn)通常由傳感器模塊、處理器模塊、無(wú)線(xiàn)通信模塊和電源模塊構成。處理器模塊和無(wú)線(xiàn)通信模塊采用CC2430芯片，大大地簡(jiǎn)化了射頻電路的設計。

　　傳感器模塊采用集成紅外線(xiàn)探測傳感器PD632和微功率運算放大器HT9274集成電路。電源模塊采用兩節115V的5號電池供電。在設計中CC2430的引腳P115用于SCK,P111用于DATA輸入，P112用于數據傳送時(shí)亮燈顯示。